基于灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法的李植株形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)

王楠琪 姜衛(wèi)兵 甘可欣

摘要：對(duì)22份李資源的8個(gè)植株形態(tài)性狀指標(biāo)進(jìn)行比較研究，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法對(duì)樹形特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法計(jì)算所得的等權(quán)與加權(quán)評(píng)判結(jié)果都具有非常高的吻合程度，評(píng)判結(jié)果相似。利用權(quán)重系數(shù)法對(duì)各品種的樹形綜合性狀進(jìn)行等權(quán)和加權(quán)位次排序，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生排序位次靠前，長(zhǎng)勢(shì)旺盛;香扁、大玫瑰排序位次靠后，株形瘦小，長(zhǎng)勢(shì)較差。評(píng)判結(jié)果與實(shí)際情況相符，說明灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法可被用于果樹植株形態(tài)學(xué)的比較評(píng)價(jià)研究。

關(guān)鍵詞：李資源;植株形態(tài);灰色關(guān)聯(lián)度分析;模糊綜合評(píng)判

中圖分類號(hào)： S662.301? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）12-0172-05

果樹的植株形態(tài)是影響果樹生產(chǎn)力的重要因素[1]，其形態(tài)和結(jié)構(gòu)的生理變化受到內(nèi)部基因調(diào)控、外部環(huán)境影響以及人為修剪干擾等[2]。不同品種和類型間，植株形態(tài)存在較大差異[3]，而果樹長(zhǎng)勢(shì)的差異決定其不同的栽培管理手段。隨著技術(shù)的普及和機(jī)械化程度的提高，果園栽培管理手段發(fā)生改變，植株形態(tài)的改良成為新品種選育和推廣的重要環(huán)節(jié)。良好的樹形結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)勢(shì)，不僅可有效平衡樹體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，克服“大小年”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)連續(xù)結(jié)果[4-6]，同時(shí)能節(jié)省修剪、疏花疏果等勞動(dòng)力成本，降低投入產(chǎn)出比，提高經(jīng)濟(jì)效益。

描述果樹植株性狀的指標(biāo)有很多，而目前學(xué)界常用的評(píng)價(jià)方法多為平均數(shù)統(tǒng)計(jì)分析法、方差分析法，或利用因子分析、聚類分析法對(duì)單個(gè)或者多個(gè)性狀進(jìn)行分析，所得結(jié)果相對(duì)獨(dú)立，無法系統(tǒng)描述參試情況，且評(píng)判方法多受主觀因素影響，易與實(shí)際情況產(chǎn)生脫離?；疑到y(tǒng)理論是研究和解決不確定性問題的主要方法之一，灰色關(guān)聯(lián)度分析是針對(duì)灰色系統(tǒng)決定影響因素主次及其相關(guān)聯(lián)程度的一種方法，通過關(guān)聯(lián)度量化描述事物與因素之間的相對(duì)變化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)相關(guān)分析法的不足[7-9]。模糊綜合評(píng)判法是利用模糊集合數(shù)學(xué)模型，采用隸屬函數(shù)刻畫由多因素影響的事物之間差異的方法[10-11]。灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法在多性狀綜合評(píng)價(jià)上，能夠定量評(píng)估，全面、準(zhǔn)確地描述事物存在的客觀本質(zhì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于作物農(nóng)業(yè)性狀的評(píng)估和優(yōu)異種質(zhì)資源的篩選中[12-14]。

李為薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus）植物，是一種重要的核果類果樹，原產(chǎn)于我國(guó)，種質(zhì)資源豐富[15-16]。本研究以22個(gè)品種的李資源為材料，基于灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法，對(duì)植株形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以有效避免人為主觀因素干擾，通過研究不同李資源間的樹形特性，尋找存在的客觀規(guī)律，以期為生產(chǎn)栽培管理提供技術(shù)支持，并為果樹植株形態(tài)的比較評(píng)價(jià)提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年12月上旬于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物科學(xué)基地李資源圃（119.19°E，31.61°N）進(jìn)行，供試材料為不同李品種，共計(jì)22個(gè)，株行距為3 m×4 m，樹齡為8年，砧木為毛桃。試驗(yàn)地為黃棕壤土，肥力適中，果園管理和樹體生長(zhǎng)狀況良好，無明顯病蟲害。所有植株統(tǒng)一修剪，其他管理措施相同。

1.2 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.2.1 樹形特性的測(cè)定 對(duì)各品種的健壯植株進(jìn)行觀測(cè)，采用鋼卷尺（精度0.1 cm）測(cè)定植株高度及東西、南北冠幅，并測(cè)量高度距地面10 cm處植株干周（樹干周長(zhǎng)）。利用量角器（精度為0.1°）測(cè)定主干枝與一級(jí)分枝的夾角，即植株一級(jí)分枝角度。

1.2.2 枝條特性的測(cè)定 植株枝條特性的測(cè)定在12月初李樹完全落葉后進(jìn)行，新梢枝條長(zhǎng)度采用直尺（精度0.1 cm）測(cè)量，新梢枝條直徑采用游標(biāo)卡尺（精度0.001）測(cè)量，每個(gè)品種隨機(jī)選取30根枝條進(jìn)行測(cè)量。新梢生長(zhǎng)量為全樹新梢枝條長(zhǎng)度之和。設(shè)3次重復(fù)，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，并利用灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法對(duì)植株形態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)比較。

1.3.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析 根據(jù)灰色系統(tǒng)理論[7]，將22個(gè)供試?yán)钇贩N視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)品種作為灰色系統(tǒng)中的一個(gè)因素，根據(jù)最優(yōu)模型，將供試品種的最佳指標(biāo)結(jié)合起來，構(gòu)造出理想化品種，即參考品種，設(shè)該參考品種的樹形特征指標(biāo)數(shù)列為X0，其他22個(gè)品種的各性狀指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列Xi（i=1，2，……N，N為供試品種數(shù)目）。對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)公式（1）得出各供試品種與參考品種之間的關(guān)聯(lián)度，然后根據(jù)公式（2）計(jì)算等權(quán)關(guān)聯(lián)度，根據(jù)公式（3）計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

1.3.2 模糊綜合評(píng)判 根據(jù)公式（4）求得供試品種各性狀的隸屬函數(shù)值，利用公式（5）求得等權(quán)綜合評(píng)判集（B），利用公式（6）求得加權(quán)綜合評(píng)判集（B′）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同李資源植株樹形特性

由表1可知，不同李資源間植株樹形特性差異較大，各性狀間存在顯著差異。冠幅的結(jié)構(gòu)特征對(duì)果樹花芽分化、樹體負(fù)載有重要影響[4]。冠幅最大的為太陽李，達(dá)5.85 m，其次為大石中生和芙蓉李，最小的為大玫瑰，最大值約是最小值的3倍。太陽李株高達(dá)6.58 m，為供試材料中最高品種，其次為圣玫瑰和龍園秋李;而從化三華李株高最小，為2.79 m。干周反映木本植株主干的粗壯程度，與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，在供試品種中，太陽李干周最大，為58.80 cm，其次為圣玫瑰和蜜思李;而從化三華李干周最小，為30.90 cm。一級(jí)分枝角度反映樹體透光通風(fēng)狀況，在供試材料中，一級(jí)分枝角度最大的為芙蓉李，達(dá)62°，其次為從化三華李和Damas-1869，說明這些品種樹形開張，樹冠內(nèi)部透光性好;一級(jí)分枝角度最小的為

2.2 不同李資源植株枝條特性

如表2所示，不同品種間新梢特性存在顯著差異。新梢直徑最粗的為美洲李，達(dá)3.52 mm，其次為先鋒和阿魯恰，說明這些品種新梢粗壯，具有良好的承枝能力;而新梢最細(xì)的為酥李，僅2.11 mm。節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)的為芙蓉李，其次是大玫瑰和美洲李;節(jié)間長(zhǎng)度最短的為從化三華李。新梢枝條數(shù)和新梢總長(zhǎng)度反映植株當(dāng)年的新梢生長(zhǎng)量。在供試22個(gè)品種中新梢枝條數(shù)較多的為圣玫瑰、太陽李和芙蓉李，說明其冠層結(jié)構(gòu)豐富，光能利用率高;新梢枝條數(shù)最少的為大玫瑰。新梢總長(zhǎng)度最大的為芙蓉李，其次是太陽李和安哥諾;新梢總長(zhǎng)度最短的為大玫瑰。新梢生長(zhǎng)量的最大值約是最小值的14倍，品種間差異極大。

2.3 不同李資源樹形指標(biāo)間的相關(guān)性分析

以試驗(yàn)所用22個(gè)李資源的8個(gè)植株形態(tài)指標(biāo)為依據(jù)，進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表3）顯示，冠幅、干周和株高彼此之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;新梢總長(zhǎng)度與冠幅、株高和新梢枝條數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與干周呈顯著相關(guān)關(guān)系;李資源的樹形指標(biāo)在一定程度上可以代表樹體的生長(zhǎng)特性。

2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析

依照試驗(yàn)?zāi)康?，確定參考品種的最佳表型模型，將供試22個(gè)品種與參考品種進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，得到每個(gè)品種的關(guān)聯(lián)度及其排序結(jié)果（表4）。等權(quán)關(guān)聯(lián)度排在前5位的分別為太陽李、芙蓉李、圣玫瑰、大石中生和美洲李;加權(quán)關(guān)聯(lián)度排在前5位分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、安哥諾和大石中生。而后5位排序，等權(quán)關(guān)聯(lián)度依次為香扁、大玫瑰、長(zhǎng)李15號(hào)、酥李和嘉慶子;加權(quán)關(guān)聯(lián)度依次為香扁、大玫瑰、阿魯恰、嘉慶子和從化三華李。根據(jù)排序情況來看，等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析所得的關(guān)聯(lián)度排序存在一定差異。對(duì)2種關(guān)聯(lián)度排序進(jìn)行秩相關(guān)分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.928，表明以等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析所得的排序具有很高的吻合度，能夠代表22個(gè)品種植株形態(tài)及生長(zhǎng)特性的排序。芙蓉李、太陽李、圣玫瑰和大石中生在2種排序中位次靠前，說明其具有良

2.5 模糊綜合評(píng)判

供試品種樹形特性的模糊綜合評(píng)判結(jié)果如表5所示。等權(quán)評(píng)判值排序前5的分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生;加權(quán)評(píng)判值排序前5的分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、安哥諾和大石早生。位于等權(quán)評(píng)判值后5位的依次為香扁、大玫瑰、從化三華李、長(zhǎng)李15號(hào)和青脆李;而位于加權(quán)評(píng)判值后5位的依次為大玫瑰、香扁、阿魯恰、嘉慶子和從化三華李。對(duì)2種排序結(jié)果進(jìn)行秩相關(guān)分析，得到秩相關(guān)系數(shù)rs為0.921，說明等權(quán)評(píng)判值和加權(quán)評(píng)判值排序具有很高的吻合度，可作為該22個(gè)供試品種植株形態(tài)和生長(zhǎng)能力排序的參考依據(jù)。芙蓉李、太陽李、圣玫瑰和大石早生位次靠前，說明其具有良好的樹形特點(diǎn)，而大玫瑰、香扁和從化三華李的排序位次靠后，說明其樹形瘦小，長(zhǎng)勢(shì)較差。

3 討論與結(jié)論

果樹自然生長(zhǎng)的樹形結(jié)構(gòu)受到多基因調(diào)控，已有研究表明，果樹的冠層分枝特性[17]和節(jié)間長(zhǎng)度[18]具有可遺傳性。而砧穗互作，利用矮化砧控制果樹樹形，可能與樹體激素代謝情況有關(guān)[19-20]。不同資源類型以及砧穗組合可從遺傳和生理方面改變樹形結(jié)構(gòu)，使得品種間存在較大差異[17-18，21]。植株高度和冠幅大小直接影響果樹的空間體積，枝條特性能夠直接反映樹冠內(nèi)部空間對(duì)光能的截獲效率[2]，而樹體透光條件的差異影響果實(shí)品質(zhì)[22]。果樹新梢生長(zhǎng)狀況能夠有效反映樹勢(shì)動(dòng)態(tài)變化，一般育種目標(biāo)會(huì)選擇培育樹勢(shì)中庸的植株，使得營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，這是實(shí)現(xiàn)果樹連續(xù)豐產(chǎn)的基礎(chǔ)。

反映果樹樹形特征的指標(biāo)有很多，利用多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，能夠系統(tǒng)描述果樹植株形態(tài)的內(nèi)在特征，使得評(píng)定結(jié)果更接近于實(shí)際。多性狀的綜合評(píng)價(jià)是現(xiàn)代育種中篩選優(yōu)異種質(zhì)的重要手段，而灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法能夠定量且準(zhǔn)確描述供試個(gè)體之間的綜合差異[8]。權(quán)重系數(shù)的合理分配關(guān)系到灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法的正確性，為避免受主觀判斷對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成偏差，本研究采用信息量權(quán)數(shù)法對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行歸一化處理[14]，而非依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的權(quán)重系數(shù)賦值法，使本研究結(jié)果在一定程度上更客觀地反映實(shí)際水平。

本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法，對(duì)不同品種李資源之間的樹形特性進(jìn)行評(píng)判，結(jié)果顯示，22個(gè)供試品種在2種評(píng)價(jià)方法間的排序情況不完全一致，但總體情況大致相同。綜合評(píng)價(jià)植株性狀指標(biāo)，在灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法中，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生的排序位置靠前，說明其枝條量多，樹形較大，生長(zhǎng)勢(shì)旺盛。田間測(cè)量數(shù)據(jù)表明，這些品種植株高大，長(zhǎng)勢(shì)旺盛，冠層結(jié)構(gòu)豐富，承枝力強(qiáng)，具有良好的負(fù)載能力。在生產(chǎn)上，對(duì)于這些長(zhǎng)勢(shì)旺盛的品種，在定植前要直接預(yù)留出適當(dāng)空間以供后期樹冠形成。由于結(jié)果枝較多，為避免結(jié)果過多造成大小年現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)配合疏花疏果手段，減輕樹體負(fù)載;盛果期后，要及時(shí)疏枝調(diào)整樹冠內(nèi)部結(jié)構(gòu)，防止樹體過大，冠層郁閉，使內(nèi)膛光照不足，導(dǎo)致產(chǎn)量下降和果實(shí)品質(zhì)降低[23]。而香扁、大玫瑰、從化三華李和嘉慶子的排序位置一直處于后位，說明其植株矮小，長(zhǎng)勢(shì)弱，這與田間觀測(cè)結(jié)果相一致，表現(xiàn)為樹體瘦弱、冠幅小、產(chǎn)量低。生產(chǎn)栽培管理中，應(yīng)適當(dāng)密植，配合修剪技術(shù)，促進(jìn)枝條再生和花芽分化，達(dá)到結(jié)果豐產(chǎn)的目的。

綜上所述，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析和模糊綜合評(píng)判法對(duì)22個(gè)品種的植株形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生5個(gè)品種排序靠前，說明其株型較大、生長(zhǎng)旺盛;而香扁、大玫瑰排序靠后，說明其植株矮小、樹勢(shì)較弱，與實(shí)際情況相符。用2種方法所得的加權(quán)和等權(quán)位次相似，且與實(shí)際相符，表明該方法在關(guān)于果樹植株形態(tài)的比較評(píng)價(jià)中具有較高的適用性，能夠根據(jù)育種目標(biāo)對(duì)供試材料進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

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